1、弧齒錐齒輪齒輪基礎知識齒輪的用途很廣，是各種機械設備中的重要零件，如機床、飛機、 輪船及日常生活中用的手表、電扇等都要使用各種齒輪。齒輪還 可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪；按 齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的 表面分為外齒輪、內齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、 軋制齒輪 燒結齒輪等軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好，多用 于傳動尺寸和重量無嚴格限制，以及小量生產(chǎn)的一般機械中。因為配 對的齒輪中，小輪負擔較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等， 小輪齒面硬度一般要比大輪的高。硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后

2、，再進行淬火、表 面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免 地會產(chǎn)生變形，因此在熱處理之后須進行磨削、研磨或精切，以消除 因變形產(chǎn)生的誤差，提高齒輪的精度。制造齒輪常用的鋼有調質鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼 的強度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機械性能較差， 可用于輕載的開式齒輪傳動中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪； 塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方， 與其配對的齒輪一般用導 熱性好的鋼齒輪。而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進一步研究輪齒損傷的機理，這 是建立可靠的強度計算方法的依據(jù)， 是提咼齒輪承載能力，延長齒輪 壽命的理論進行輪齒修形，以改善齒輪

3、運轉的平穩(wěn)性，并在滿載時增 大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力?；↓X錐齒輪弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪是汽車、拖拉機、縫紉機、工程機械、 電動工具、氣動工具、冶金、鉆井機械等傳動裝置中的重要零件，過 去由于弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪的設計、制造較為復雜，所以國內能生產(chǎn)的企業(yè)并不多，但隨著改革開放引進了大量的國外切齒設備， 特別近年來由于民營企業(yè)的崛起，國內生產(chǎn)弧齒錐齒輪和準雙曲面齒 輪的廠家越來越多。螺旋錐齒輪：當主從動齒輪的軸線垂直成 90度，相交于一點，也 有非正交的情況（下圖1）。準雙曲面齒輪：當主從動齒輪的軸線不相交而是空間交叉，即主動 齒輪軸線相對于從動齒輪軸線有向上或向下的偏置，且

4、其空間交叉角米用90度(下圖2)。他們沒都具有傳動平穩(wěn)、噪聲小、承載能力高等優(yōu)點, 特別是準雙曲面齒輪圖2準雙曲面齒輪齒輪名詞解釋1. 模數(shù)模數(shù)：齒輪的分度圓是設計、計算齒輪各部分尺寸的基準，而齒輪 分度圓的周長二n!=z p。于是得分度圓的直徑d=z p/ n 由于在上式中n為一無理數(shù)，不便于作為基準的分度圓的定位。為了便于計算，制造和檢驗,現(xiàn)將比值p/ n人為 地規(guī)定為一些簡單的數(shù)值，把這個比值叫做模數(shù)(module),以m表示,即令其單位為mm于是得：模數(shù)m是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù)。 齒數(shù)相同的齒輪模數(shù)大，則其尺寸也大。為了便于制造，檢驗和互換使用,齒輪的模數(shù)值已經(jīng)標準化2. 分度圓

5、直徑分度圓直徑是齒輪的基準直徑。決定齒輪大小的兩大要素是模數(shù)和 齒數(shù)、分度圓直徑等于齒數(shù)與模數(shù)（端面）的乘積。過去，分度圓直徑 被稱為基準節(jié)徑。最近，按ISO標準,統(tǒng)一稱為分度圓直徑3. 壓力角。齒形與分度圓交點的徑向線與該點的齒形切線所夾的銳角被稱為 分度圓壓力角。一般所說的壓力角，都是指分度圓壓力角。最為普遍 地使用的壓力角為20° ,但是也有使用14.5 °、15°、17.5 ° >22.5 ° 壓力角的齒輪。4 .螺旋角1）.圓柱面上，圓柱螺旋線的切線與通過切點的圓柱面直母線之 間所夾的銳角，稱為螺旋角。2）.在圓錐面上，圓錐螺旋

6、線的切線與通過切點的圓錐面直母線之 間所夾的銳角，也稱為螺旋角。3）.由螺旋邊緣與刀具中心軸形成的角。增大螺旋角B可以增大軸向重合度e p =Bsin B /兀,仃一般要求e p > 11.15，提高傳動的平穩(wěn)性和降低噪聲，使傳動平穩(wěn)，但軸向力 隨之增大（指斜齒輪）。同一軸上兩齒輪螺旋角方向應相同，以便軸向力相互抵消。把高速 級螺旋角取大，低速級螺旋角取小，以減小低速級的軸向力，對某些 設計亦是可取方案。適當選取p可湊中心距a，使a具有圓整的數(shù)值。如按抵消機床交換齒輪誤差來確定螺旋角，可有效地減少滾齒加 工齒輪的螺旋角誤差。5. 單頭與雙頭蝸桿的不同。蝸桿的螺旋齒數(shù)被稱為頭數(shù)，相當于齒輪

7、的輪齒數(shù)。 頭數(shù)越多， 導程角越大。6. 如何區(qū)分R （右旋）、L（左旋）。輪軸垂直地面平放，輪齒齒向向右上傾斜的是右旋齒輪、向左上傾 斜的是左旋齒輪7. M （模數(shù)）與CP（周節(jié)）的不同。CP（周節(jié)：Circular pitch ）是在分度圓上的圓周齒距。單位與模數(shù)相同 為毫米°CP除以圓周率（n）得M （模數(shù)）。M （模數(shù)）與CP得關系式 如下所示：M （模數(shù)）=CP/ n （圓周率）。兩者都是表示輪齒大 小的單位。8. 齒隙一對齒輪嚙合時，齒面間的間隙。齒隙是齒輪嚙合圓滑運轉所必須 的參數(shù)。9. 彎曲強度與齒面強度的不同是什么？齒輪的強度一般應從彎曲和齒面強度的兩方面考慮。 彎

8、曲強度是傳遞動力的 輪齒抵抗由于彎曲力的作用，輪齒在齒根部折斷的強度。齒面強度是嚙合 的輪齒在反復接觸中，齒面的抗摩擦強度。10. 中心距。中心距是指一對齒輪的軸間距離。中心距的大小對齒隙產(chǎn)生影響。 中心距 越大,齒隙也越大。11. 正齒輪的中心距容許差，一般情況下應該取多少？一般取基準值的近似于0的士公差12. 軸交角。相交軸齒輪（傘形齒輪）及交錯軸齒輪（交錯軸斜齒輪和蝸桿蝸輪）的二軸間 所成之角度。一般為9 0°。 軸交角的大小是對輪齒接觸及齒隙產(chǎn)生重 要影響的要素。13. 組裝距離（安裝距）傘形齒輪的圓錐頂點到定位面（安裝基準面）的軸向距離。組裝距離是影響輪 齒接觸與齒隙等的重

9、要尺寸。小知識：在英語中，組裝距離被稱為 Locatingdistanee（ Mounting distanee ）。14. 組裝距離（安裝距）的尺寸容許差應該取多少？為得到適當?shù)凝X隙及輪齒接觸，應盡量使容許差接近于0?；鶞食叽纾ㄈ菰S差 近似于0）的公差，推薦使用js7js9。15. 怎樣求出DP（徑節(jié)）正齒輪的分度圓直徑（DP8-15z）?將DP （徑節(jié)）換算為模數(shù)。M （模數(shù)）=25.4/DP（徑節(jié)）=25.4/8 = 3.175mm 近似分度圓直徑。Da=3.175 X 15=47.625mm 1 英寸=25.4 mm16. 修鼓形加工。沿齒寬方向修整齒形，使齒寬中央部的齒形呈適當?shù)墓男?/p>

10、，通過修鼓形加工防 止齒端部片面接觸的發(fā)生,使齒輪的齒接觸集中在輪齒的中央附近。鼓形越大, 齒接觸面積越小。17. 齒形修形。為避免齒輪嚙合時發(fā)生齒頂干涉，在齒頂附近有意識的修削齒形。齒形修形的 目的是輪齒的圓滑嚙合，近似于齒形方向的修鼓加工。18 .徑節(jié)（diametral pitch ）在英制齒輪中，圓周率n與齒距p （見模數(shù)）的比，徑節(jié)P =n / p以1 /英寸 為單位。在概念上，徑節(jié)是公制中模數(shù)的倒數(shù)。相應于單位的換算，徑節(jié)與模數(shù) 之間有如下的關系式P = n /產(chǎn)25.4/m式中P為徑節(jié)（1/英寸）；p為齒距（英 寸）；m為模數(shù)（毫米）。徑節(jié)P與公制中模數(shù)m的作用相當。在大多數(shù)英制

11、齒 輪、齒輪聯(lián)軸 器和棘輪等零件中，徑節(jié)是一項基本參數(shù)。徑節(jié)越大， 輪齒尺寸（齒高與齒厚）越小。有的國家對徑節(jié)訂有標準系列值。19. 齒頂?shù)菇羌庸ぁＴ诩庸ぽ嘄X的同時進行齒頂?shù)菇羌庸?。其?yōu)點為：1）.防止切齒加工時產(chǎn)生的毛刺等。2）.防止使用及搬運時容易發(fā)生的撞痕。齒頂=齒面與齒頂面的交線。20. 整體人字齒不易產(chǎn)生軸向力，承載能力高等特點齒輪基本知識40問題及答案1. 什么是齒廓嚙合基本定律，什么是定傳動比的齒廓嚙合基本定律？齒廓嚙 合基本定律的作用是什么？答：一對齒輪嚙合傳動，齒廓在任意一點接觸，傳動比等于兩輪連心線被接觸 點的公法線所分兩線段的反比，這一規(guī)律稱為齒廓嚙合基本定律。 若所有齒

12、廓接 觸點的公法線交連心線于 固定點，則為定傳動比齒廓嚙合基本定律。作用；用傳動比是否恒定對齒廓曲線提出要求。2. 什么是節(jié)點、節(jié)線、節(jié)圓？節(jié)點在齒輪上的軌跡是圓形的稱為什么齒輪？答：齒廓接觸點的公法線與連心線的交點稱為節(jié)點，一對齒廓嚙合過程中節(jié)點 在齒輪上的軌跡稱為節(jié)線，節(jié)線是圓形的稱為節(jié)圓。具有節(jié)圓的齒輪為圓形齒輪， 否則為非圓形齒輪。3. 什么是共軛齒廊？答：滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓稱為共軛齒廓。4. 漸開線是如何形成的？有什么性質？答：發(fā)生線在基圓上純滾動，發(fā)生線上任一點的軌跡稱為漸開線。性質：(1)發(fā)生線滾過的直線長度等于基圓上被滾過的弧長。(2) 漸開線上任一點的法線必切于基

13、圓。(3) 漸開線上愈接近基圓的點曲率半徑愈小，反之則大，漸開線愈平直。(4) 同一基圓上的兩條漸開線的法線方向的距離相等。(5) 漸開線的形狀取決于基圓的大小，在展角相同時基圓愈小，漸開線曲率 愈大，基圓愈大，曲率愈小，基圓無窮大，漸開線變成直線。(6) 基圓內無漸開線。5. 請寫出漸開線極坐標方程。答:rk = rb / cos a k0 k= inv a k = tg ok一 ak6. 漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律的原因是什么？答：(1)由漸開線性質中，漸開線任一點的法線必切于基圓(2) 兩圓的同側內公切線只有一條，并且兩輪齒廓漸開線接觸點公法線必切 于兩基圓，因此節(jié)點只有一個，即 i

14、l2 = el/ 宀2= 02P / O1P = r2 '' =2 / rb1 =常數(shù)7. 什么是嚙合線？答：兩輪齒廓接觸點的軌跡。8. 漸開線齒廓嚙合有哪些特點，為什么？答：(1)傳動比恒定，因為i12=3 1/ e 2= r2 ' /r1 '，因為兩基圓的同側內公切線只有一條，并且是兩齒廓接觸點的公法線和嚙合線， 因此與連心線交 點只有一個。故傳動比恒定。(2) 中心距具有可分性，(即中心距分開后，傳動比不變的特性)轉動比不變, 因為i12 = 3 1/ 3 2 rb2 / rb1，所以一對齒輪加工完后傳動比就已經(jīng)確定，與中心距無關。(3) 齒廓間正壓力方向

15、不變，因為齒廓間正壓力方向是沿接觸點的公法線方 向,這公法線又是兩基圓同側內公切線，并且只有一條所以齒廓間正壓 力方向不變。(4) 嚙合角a隨中心距而變化，因為 a COS = a' COS。(5) 四線合一,1嚙合線是兩基圓同側內公切線，2.是齒廓接觸點的公法線，3接觸點的軌跡是嚙合線，4是齒廓間正壓力作用線又是接觸點曲率半徑之和。9. 什么是模數(shù)和分度圓？答：m = p / n為模數(shù)，m和a為標準值的那個圓稱為分度圓。10. 什么是周節(jié)，齒厚和齒槽寬？答：在一個圓周上相鄰兩齒同側齒廓之間的弧長稱為周節(jié)。齒厚所占的弧長稱 為齒厚，齒槽占據(jù)的弧長稱為齒槽寬。11. 什么是標準齒輪？答：

16、m、a、h*a、c* 為標準值，并且s = e = p / 2的齒輪。12. 齒條的特點是什么？答：(1)與齒頂線平行的各直線周節(jié)相等，其模數(shù)，壓力角均為標準值。(2) 平行齒頂線齒槽寬等于齒厚的直線稱中線，是確定齒條尺寸的基準線。13. 什么是理論嚙合線、實際嚙合線和齒廓工作段？答：理論嚙合線：兩基圓同側內公切線，在理論上是齒廓嚙合點的軌跡，兩個 切點為嚙合極限點。實際嚙合線：兩齒頂圓與理論嚙合線交點之間 的線段。齒廓工作段：在齒輪傳動中齒廓參與嚙合的部分。14. 什么是漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)嚙合傳動條件？答：正確嚙合條件：ml = m2 = ma 1= a 2= a連續(xù)嚙臺

17、條件：c a = B1B2 / Pb >115. 重合度的實質意義是什么？重合度與什么有關？答：重合度的大小表示一對齒輪傳動過程中同時在嚙合線上嚙合的對數(shù)。重合度的大小是齒輪承載能力高低和平穩(wěn)性好壞的一個重要指標， 重合度的大 小與m無關，隨Z1，Z2增加而增加，a愈大，£愈小，a隨中心距變化，a愈 大，a愈大，£愈小。16什么是標準齒輪的標準安裝中心距。標準安裝有什么特點？答：標準齒輪按無齒側間隙安裝的中心距稱為標準齒輪的標準安裝中心距，標準齒輪按標準頂隙安裝的中心距也稱標準安裝中心距。標準安裝時，a = ar = r ； a = r1 + r217什么是非標準安裝

18、中心距？非標準安裝有什么特點？答：一對嚙合傳動的齒輪，節(jié)圓與分度圓不重合的安裝稱為非標準安裝， 其中心距稱為非標準安裝中心距。特點：r Mr, a a； a' = r1 '+ r，= (r1 + r2) cos a Cos a，即aaa，M r1 ' M r2 ' rM c， M 有齒側間隙，產(chǎn)生沖擊，重合度下降，平穩(wěn)性差。18 齒輪與齒條嚙合傳動的特點是什么？答：（1）嚙合線位置不因齒輪和齒條間的相對位置變化而變化，永遠是切于基圓又垂直于齒條直線齒廓的一條固定直線。（2）r = r' a' a=齒條齒形角19. 標準齒條刀具加工標準齒輪的特點是

19、什么？答：輪坯的分度圓與齒條刀具中線相切純滾動，被加工齒輪的齒數(shù)是由刀具的移動速度與輪坯轉動的角速度來保證V刀=r 3坯。20. 什么是漸開線齒廓的根切現(xiàn)象？其原因是什么？答：用范成法加工齒輪，當加工好的漸開線齒廓又被切掉的現(xiàn)象時 稱為根切現(xiàn)象。原因：刀具的齒頂線與嚙合線的交點超過了被切齒輪的嚙合極限 點，刀具齒頂線超過嚙合極限點的原因是被加工齒輪的齒數(shù)過少，壓力角過小，齒頂 高系數(shù)過大。21 .標準外嚙合齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)如何確定？答：由 Zmin = 2h*a / sin2 a 確定。22. 什么是變位齒輪？答：分度圓齒厚不等于齒槽寬的齒輪及齒頂高不為標準值的齒輪稱為變位齒 輪。加工

20、中齒條刀具中線不與被加工齒輪的分度圓相切這樣的齒輪稱為變位齒輪。23. 什么是變位量和變位系數(shù)和最小變位系數(shù)？答：變位量：刀具的中線由加工標準齒輪的位置平移的垂直距離。變位系數(shù):用標準模數(shù)表達變位量所需的系數(shù)。最小變位系數(shù)：加工漸開線齒輪不產(chǎn)生根切所需變位系數(shù)的最小值。xmin = h*a （Zmin - Z） / Zmin24. 同齒數(shù)的變位齒輪與標準齒輪相比，哪些尺寸變了，哪些尺寸不變，為什 么？答：齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、分度圓、基圓、分度圓周節(jié)、全齒高不變，齒頂圓、 齒根圓、分度圓齒厚、齒槽寬發(fā)生變了。原因：用標準齒輪刀具加工變位齒輪，加工方法不變，即正確嚙合條件不變， 所以分度圓模數(shù)、壓

21、力角不變。因而由公式可知分度圓、基圓不變，再有齒根高、 齒頂高、齒根圓、齒項圓的計算，基準是分度圓，在加工變位齒輪時，標準刀具 中線若從分度圓外移齒根高變小， 齒根圓變大，而若要保證全齒高不變則齒頂高變大齒頂圓變大，因刀具外移在齒輪分度圓處的刀具齒厚變 小，即被加工出的齒槽變小，又因為分度圓周節(jié)不變，齒厚變厚。25 .斜齒輪漸開線螺旋曲面齒廓是如何形成的？答：漸開線發(fā)生面在基圓柱上純滾動時，發(fā)生面上一條與基圓母線成Bb角的線，它的軌跡形成了斜齒輪輪齒漸開線螺旋曲面。26.斜齒輪齒廓所在的各個同軸圓柱面螺旋線的螺旋角是否相同，為什么？答：螺旋角不同，因螺旋角 B是導程L和圓柱的直徑di決定，導程

22、相同，而 各圓直徑不同，故螺旋角不同，關系式為：tg B= L / n di27 .斜齒輪嚙合特點是什么？答：(I)兩輪齒廓由點開始接觸，接觸線由短變長，再變短，直到點接觸，再 脫離嚙合，不象直齒圓柱齒輪傳動那樣沿整個齒寬突然接觸又突然脫離嚙合，而是逐漸進入嚙合逐漸脫離嚙合，這樣沖擊小噪音小，傳動平穩(wěn)。(2)重合度大£ =£ a + £ B28. 斜齒輪的標準參數(shù)面為哪個面，哪個面是標準漸開線？說明原因。答：法面是標準參數(shù)面。從理論上端面是標準漸開線，因為漸開線的形成是發(fā) 生面在基圓柱面上純滾動，發(fā)生面上的斜直線的軌跡是漸開線。從加工上，法面是標準漸開線，因為加工

23、斜齒輪齒廓是用加工直齒圓柱齒輪的標準 刀具，其切削運動方向沿螺旋線切線，刀具面在其法面，因此，法面是標準浙開線。29. 斜齒輪端面與法面幾何參數(shù)有什么關系，為什么要端面參數(shù)？答: mn = mt cos B tg a = tg a cos Bb ， h*at = h*a ncos Bc*t = c*ancos B因為幾何尺寸是端面 dt、dbt、dat、dft、pt、pbt。30. 對斜齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件是什么？答：正確嚙合條件： mn1 = mn2 = ma n 1= a n2 = a外嚙合B1 = - B2內嚙合B1 = B2連續(xù)傳動條件：£ = £ a

24、+ £ B >131 .什么是斜齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)？當量齒數(shù)的用途是什么？答：相當于斜齒輪法面齒形的直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪的當量齒輪。當量齒輪的齒數(shù)稱為當量齒數(shù)。當量齒數(shù)是仿型法加工齒輪選擇刀具齒形的重要依據(jù)，當量齒數(shù)又是齒輪強度設計的主要依據(jù)。32. 蝸輪蝸桿機構的特點有哪些？答：傳遞空間交錯軸之間的運動和動力，即空間機構。(2) 蝸輪蝸桿嚙合時，在理論上齒廓接觸是點接觸，但是蝸輪是用與蝸輪相嚙 合的蝸桿的滾刀加出來的，實際為空間曲線接觸。(3) 蝸桿蝸輪的傳動比，用蝸桿的頭數(shù)(線數(shù))參與計算。(4) 蝸桿的分度圓直徑不是頭數(shù)乘模數(shù)而是特性系數(shù)乘模數(shù)，即di = qm5

25、)蝸輪蝸桿的中心距也是用特性系數(shù)參與計算。a= m (q + Z2) /2 ( 6)可獲得大傳動比，蝸輪主動時自鎖。33. 蝸輪蝸桿的標準參數(shù)面是哪個面；可實現(xiàn)正確嚙合條件是什么？答：(1)是主截面，即平行于蝸輪的端面過蝸桿的軸線的剖面稱之為主截面。(2)正確嚙合條件：ma1 = mt2 = m a al =a t2 = a B 1+ B 2= 900 旋向相同34. 為什么確定蝸桿的特性系數(shù) q為標準值？答：(1)有利于蝸桿標準化，減少了蝸桿的數(shù)目。(2)減少了加工蝸輪的蝸桿滾刀的數(shù)目。35. 蝸輪蝸桿嚙合傳動時的轉向如何判定？答:首先判定蝸桿或蝸輪的旋向：將蝸輪或蝸桿的軸線豎起，螺旋線右面

26、高 為右旋，左面高為左旋。然后判定轉向：右旋用右手法則，主動蝸桿為右旋用右手四個手指順著蝸桿的 轉向握住蝸桿，大拇指的指向與蝸輪的節(jié)點速度方向相反，來判定蝸 輪的轉向。36. 直齒圓錐齒輪機構的特點有哪些？答：(1)傳遞兩相交軸之間的運動和動力。(2) 齒輪分布在錐體上由大端到小端收縮變小。(3) 大端面為標準參數(shù)面。(4) 齒廓曲線為球面漸開線。37. 直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件是什么?答：大端面的m1 = m2 = m， al a2= a R1 = R2 （ R為錐距）38 什么是圓錐齒輪的背錐、當量齒輪、當量齒數(shù)?答：與圓錐齒輪大端球面上分度圓相切的圓錐稱為圓錐齒輪的背錐，圓錐齒輪 大端面齒形平行圓錐母線向背錐上投影展開所形成的扇形稱之為扇形齒輪。相當于圓錐齒輪大端面齒形的直齒圓柱齒輪稱之為圓錐齒輪的當量齒輪，其齒數(shù)稱為當量齒數(shù)。39 .當量齒輪和當量齒數(shù)的用途是什么？答：一對圓錐齒輪的當量齒輪用來研究圓錐齒輪的嚙合原理，如重合度和正確嚙合條件等